จรวดออกตัวอย่างไร: อวกาศในคำง่ายๆ

สารบัญ:

จรวดออกตัวอย่างไร: อวกาศในคำง่ายๆ
จรวดออกตัวอย่างไร: อวกาศในคำง่ายๆ
Anonim

อวกาศเป็นพื้นที่ลึกลับและไม่เอื้ออำนวยที่สุด อย่างไรก็ตาม Tsiolkovsky เชื่อว่าอนาคตของมนุษยชาติอยู่ในอวกาศอย่างแม่นยำ ไม่มีเหตุผลที่จะโต้แย้งกับนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่คนนี้ อวกาศหมายถึงโอกาสที่ไม่ จำกัด สำหรับการพัฒนาอารยธรรมมนุษย์ทั้งหมดและการขยายตัวของพื้นที่อยู่อาศัย นอกจากนี้เขายังซ่อนคำตอบของคำถามมากมาย ทุกวันนี้ มนุษย์ใช้อวกาศอย่างแข็งขัน และอนาคตของเราขึ้นอยู่กับว่าจรวดจะขึ้นอย่างไร สิ่งสำคัญเท่าเทียมกันคือความเข้าใจของผู้คนในกระบวนการนี้

บินขึ้นเหยี่ยว 9
บินขึ้นเหยี่ยว 9

การแข่งขันอวกาศ

เมื่อไม่นานมานี้ สองมหาอำนาจที่ทรงอำนาจอยู่ในภาวะสงครามเย็น มันเหมือนกับการแข่งขันที่ไม่มีที่สิ้นสุด หลายคนชอบที่จะอธิบายช่วงเวลานี้เป็นการแข่งขันทางอาวุธทั่วไป แต่นี่ไม่ใช่กรณีอย่างแน่นอน นี่คือการแข่งขันของวิทยาศาสตร์ เราเป็นหนี้เธอมากแกดเจ็ตและประโยชน์ของอารยธรรมที่คุ้นเคย

การแข่งขันอวกาศเป็นเพียงองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของสงครามเย็น ในเวลาเพียงไม่กี่ทศวรรษ มนุษย์เปลี่ยนจากการบินในชั้นบรรยากาศแบบเดิมๆ ไปสู่การลงจอดบนดวงจันทร์ นี่เป็นความก้าวหน้าที่เหลือเชื่อเมื่อเทียบกับความสำเร็จอื่นๆ ในช่วงเวลาที่ยอดเยี่ยมนั้น ผู้คนคิดว่าการสำรวจดาวอังคารเป็นงานที่ใกล้ชิดและเป็นจริงมากกว่าการปรองดองของสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกามาก ตอนนั้นเองที่ผู้คนหลงใหลในอวกาศมากที่สุด นักเรียนหรือเด็กนักเรียนเกือบทุกคนเข้าใจว่าจรวดบินขึ้นได้อย่างไร ตรงกันข้ามไม่ใช่ความรู้ที่ซับซ้อน ข้อมูลดังกล่าวเรียบง่ายและน่าสนใจมาก ดาราศาสตร์มีความสำคัญอย่างยิ่งในศาสตร์อื่นๆ ในสมัยนั้นไม่มีใครสามารถพูดได้ว่าโลกแบน การศึกษาราคาไม่แพงได้ขจัดความไม่รู้ไปทุกที่ อย่างไรก็ตาม วันเหล่านั้นผ่านพ้นไปนานแล้ว และวันนี้ไม่เป็นเช่นนั้นเลย

หนึ่งในฟอลคอน 9 เปิดตัว
หนึ่งในฟอลคอน 9 เปิดตัว

ความเสื่อม

กับการล่มสลายของสหภาพโซเวียต การแข่งขันก็จบลงด้วย สาเหตุของการให้เงินมากเกินไปของโครงการอวกาศนั้นหมดไป ยังไม่ได้ดำเนินการโครงการที่มีแนวโน้มและความก้าวหน้าจำนวนมาก เวลาของการดิ้นรนเพื่อดวงดาวถูกแทนที่ด้วยความเสื่อมโทรมที่แท้จริง ซึ่งอย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าหมายถึงการถดถอย การถดถอย และการเสื่อมถอยในระดับหนึ่ง ไม่ต้องใช้อัจฉริยะที่จะเข้าใจสิ่งนี้ ก็เพียงพอที่จะให้ความสนใจกับเครือข่ายสื่อ Flat Earth Sect กำลังดำเนินการโฆษณาชวนเชื่ออย่างแข็งขัน คนไม่รู้เรื่องพื้นฐาน ในสหพันธรัฐรัสเซีย โรงเรียนไม่ได้สอนดาราศาสตร์เลย ถ้าเข้าใกล้คนสัญจรแล้วถามว่าจรวดขึ้นยังไง เขาก็ไม่ตอบคำถามง่ายๆนี้

คนไม่รู้ด้วยซ้ำว่าจรวดวิถีอะไรบินได้ ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว ไม่มีเหตุผลที่จะต้องถามเกี่ยวกับกลไกการโคจร ขาดการศึกษาที่เหมาะสม "ฮอลลีวูด" และวิดีโอเกม - ทั้งหมดนี้สร้างภาพลวงของอวกาศและการบินไปยังดวงดาว

นี่ไม่ใช่เที่ยวบินแนวตั้ง

โลกไม่ได้แบน และนี่คือข้อเท็จจริงที่เถียงไม่ได้ โลกไม่ได้เป็นทรงกลมเพราะมันแบนเล็กน้อยที่เสา จรวดจะบินขึ้นได้อย่างไรในสภาพเช่นนี้? ค่อยเป็นค่อยไป หลายตอน ไม่ใช่แนวตั้ง

ความเข้าใจผิดที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในยุคของเราคือจรวดทะยานขึ้นในแนวตั้ง มันไม่ใช่อย่างนั้นเลย รูปแบบการเข้าสู่วงโคจรดังกล่าวเป็นไปได้ แต่ไม่มีประสิทธิภาพมาก เชื้อเพลิงจรวดหมดเร็วมาก บางครั้งในเวลาน้อยกว่า 10 นาที มีเชื้อเพลิงไม่เพียงพอสำหรับการขึ้นเครื่องบิน จรวดสมัยใหม่จะออกบินในแนวตั้งเฉพาะในช่วงเริ่มต้นของการบินเท่านั้น จากนั้นระบบอัตโนมัติจะเริ่มหมุนจรวดเล็กน้อย ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งระดับความสูงของเที่ยวบินสูงขึ้นเท่าใด มุมการหมุนของจรวดอวกาศก็จะยิ่งสังเกตเห็นได้ชัดเจนขึ้นเท่านั้น ดังนั้นจุดสุดยอดและเส้นรอบวงของวงโคจรจึงเกิดขึ้นอย่างสมดุล ดังนั้นจึงได้อัตราส่วนที่สบายที่สุดระหว่างประสิทธิภาพและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง วงโคจรอยู่ใกล้กับวงกลมสมบูรณ์ เธอจะไม่มีวันสมบูรณ์แบบ

จรวดบินอย่างไร
จรวดบินอย่างไร

ถ้าจรวดพุ่งขึ้นในแนวดิ่ง จะมีจุดสุดยอดที่ยิ่งใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ เชื้อเพลิงจะหมดก่อนที่ perigee จะปรากฏขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไม่เพียงแต่จรวดจะไม่บินสู่วงโคจร แต่เนื่องจากขาดเชื้อเพลิง มันจะบินในพาราโบลากลับสู่โลก

หัวใจของทุกสิ่งคือเครื่องยนต์

ตัวไหนก็เคลื่อนไหวเองไม่ได้ ต้องมีบางอย่างที่ทำให้เขาต้องทำ ในกรณีนี้คือเครื่องยนต์จรวด จรวดที่บินขึ้นสู่อวกาศไม่สูญเสียความสามารถในการเคลื่อนที่ สำหรับหลาย ๆ คน เรื่องนี้ไม่สามารถเข้าใจได้ เพราะในสุญญากาศ ปฏิกิริยาการเผาไหม้เป็นไปไม่ได้ คำตอบนั้นง่ายที่สุด: หลักการทำงานของเครื่องยนต์จรวดแตกต่างกันเล็กน้อย

เครื่องยนต์จรวด
เครื่องยนต์จรวด

ดังนั้น จรวดจึงบินไปในสุญญากาศ ถังของมันประกอบด้วยสององค์ประกอบ เป็นเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ การผสมช่วยให้เกิดประกายไฟของส่วนผสม อย่างไรก็ตามไม่ใช่ไฟที่หนีออกมาจากหัวฉีด แต่เป็นแก๊สร้อน ในกรณีนี้ไม่มีความขัดแย้ง การตั้งค่านี้ใช้งานได้ดีในสุญญากาศ

เครื่องยนต์จรวดมีหลายประเภท ได้แก่ ของเหลว สารขับเคลื่อนที่เป็นของแข็ง อิออน อิเล็กโตรปฏิกิริยา และนิวเคลียร์ สองประเภทแรกมักใช้บ่อยที่สุดเนื่องจากสามารถให้แรงดึงได้มากที่สุด ของเหลวที่ใช้ในจรวดอวกาศ จรวดของแข็ง - ในขีปนาวุธข้ามทวีปที่มีประจุนิวเคลียร์ อิเล็กโทรเจ็ตและนิวเคลียร์ได้รับการออกแบบสำหรับการเคลื่อนไหวที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในสุญญากาศ และขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาจะมีความหวังสูงสุด ปัจจุบันไม่ได้ใช้นอกม้านั่งทดสอบ

อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ Roscosmos ได้ออกคำสั่งให้พัฒนาระบบลากจูงแบบโคจรด้วยเครื่องยนต์นิวเคลียร์ ทำให้มีความหวังในการพัฒนาเทคโนโลยี

เครื่องยนต์โคจรบางกลุ่มแยกออกจากกัน ออกแบบมาเพื่อควบคุมยานอวกาศ อย่างไรก็ตาม พวกมันไม่ได้ใช้ในจรวด แต่ในยานอวกาศ ไม่เพียงพอสำหรับการบิน แต่เพียงพอสำหรับการหลบหลีก

ความเร็ว

น่าเสียดายที่ทุกวันนี้ผู้คนเปรียบเสมือนเที่ยวบินในอวกาศด้วยหน่วยวัดพื้นฐาน จรวดออกตัวเร็วแค่ไหน? คำถามนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมดเกี่ยวกับยานยิงอวกาศ ออกตัวเร็วแค่ไหนไม่สำคัญ

มิสไซล์ค่อนข้างเยอะ และทุกลูกมีความเร็วต่างกัน ที่ออกแบบมาเพื่อให้นักบินอวกาศบินได้ช้ากว่าที่บรรทุก มนุษย์ต่างจากสินค้าบรรทุกที่บรรทุกเกินพิกัด จรวดขนส่งสินค้า เช่น Falcon Heavy ที่มีน้ำหนักมาก ออกตัวเร็วเกินไป

หน่วยความเร็วที่แน่นอนนั้นยากต่อการคำนวณ ประการแรก เพราะมันขึ้นอยู่กับน้ำหนักบรรทุกของยานยิง ค่อนข้างสมเหตุสมผลที่รถปล่อยบรรทุกเต็มจะเคลื่อนตัวช้ากว่ารถปล่อยที่ว่างครึ่งหนึ่งมาก อย่างไรก็ตาม มีค่านิยมทั่วไปที่จรวดทั้งหมดพยายามทำให้สำเร็จ นี่เรียกว่าความเร็วอวกาศ

มีความเร็วอวกาศที่หนึ่ง ที่สอง และลำดับที่สาม

อย่างแรกคือความเร็วที่จำเป็นซึ่งจะช่วยให้คุณเคลื่อนที่ในวงโคจรและไม่ตกลงบนดาวเคราะห์ มันคือ 7.9 กม. ต่อวินาที

อันที่สองจำเป็นเพื่อออกจากวงโคจรของโลกและไปสู่วงโคจรของเทห์ฟากฟ้าอื่น

อันที่สามจะทำให้อุปกรณ์เอาชนะแรงโน้มถ่วงของระบบสุริยะแล้วปล่อยทิ้งไว้ ปัจจุบันยานโวเอเจอร์ 1 และยานโวเอเจอร์ 2 กำลังบินด้วยความเร็วนี้ อย่างไรก็ตาม ตรงกันข้ามกับรายงานของสื่อ พวกเขายังไม่ออกจากขอบเขตของระบบสุริยะ กับจากมุมมองทางดาราศาสตร์ พวกเขาต้องใช้เวลาอย่างน้อย 30,000 ปีจึงจะไปถึงเมฆ Horta เฮลิโอพอสไม่ใช่ขอบเขตของระบบดาว นี่เป็นเพียงจุดที่ลมสุริยะชนกับสื่อระหว่างระบบ

เที่ยวบินโคจร SLS
เที่ยวบินโคจร SLS

ความสูง

จรวดขึ้นสูงแค่ไหน? สำหรับคนที่คุณต้องการ หลังจากไปถึงขอบเขตสมมุติของอวกาศและบรรยากาศแล้ว การวัดระยะห่างระหว่างเรือกับพื้นผิวของดาวเคราะห์นั้นไม่ถูกต้อง หลังจากเข้าสู่วงโคจร เรือจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน และระยะทางจะวัดเป็นหน่วยระยะทาง